TPU v5e
本文档介绍了 Cloud TPU v5e 的架构和支持的配置。
TPU v5e 支持单主机和多主机训练以及单主机推理。支持使用 Sax 进行多主机推理。如需了解详情，请参阅大语言模型服务。
系统架构
每个 v5e 芯片包含一个 TensorCore。每个 TensorCore 都有四个矩阵乘法单元 (MXU)、一个矢量单元和一个标量单元。
下图展示了 TPU v5e 芯片。
下表显示了 v5e 的主要芯片规格及其值。
| 密钥芯片规范 | v5e 值 |
| 每片芯片的峰值计算能力 (bf16) | 197 TFLOPS |
| HBM2 容量和带宽 | 16 GB，819 GBps |
| 芯片间互连带宽 | 1600 Gbps |
下表显示了 v5e 的 Pod 规范及其值。
| 主要 Pod 规范 | v5e 值 |
| TPU Pod 大小 | 256 个条状标签 |
| 互连拓扑 | 2D 环面 |
| 每个 Pod 的峰值计算能力 | 100 PetaOps(Int8) |
| 每个 Pod 的 All-reduce 带宽 | 51.2 TB/s |
| 每个 Pod 的对分带宽 | 1.6 TB/s |
| 每个 Pod 的数据中心网络带宽 | 6.4 Tbps |
配置
Cloud TPU v5e 是一款结合了训练和推理（服务）功能的产品。如需区分训练环境和推理环境，请在创建 GKE 节点池时将 AcceleratorType 或 AcceleratorConfig 标志与 TPU API 或 --machine-type 标志搭配使用。
训练作业针对吞吐量和可用性进行了优化，而服务作业针对延迟时间进行了优化。在预配用于服务的 TPU 上运行的训练作业的可用性可能会较低；同样，在预配用于训练的 TPU 上执行的服务作业的延迟时间可能会较长。
您可以使用 AcceleratorType 指定要使用的 TensorCore 数量。您可以在使用 gcloud CLI 或 Google Cloud 控制台创建 TPU 时指定 AcceleratorType。您为 AcceleratorType 指定的值是一个采用以下格式的字符串：v$VERSION_NUMBER-$CHIP_COUNT。
您还可以使用 AcceleratorConfig 指定要使用的 TensorCore 数量。不过，由于 TPU v5e 没有自定义 2D 拓扑变体，因此使用 AcceleratorConfig 和 AcceleratorType 没有区别。
如需使用 AcceleratorConfig 配置 TPU v5e，请使用 --version 和 --topology 标志。将 --version 设置为要使用的 TPU 版本，并将 --topology 设置为切片中 TPU 芯片的物理排列方式。您为 AcceleratorConfig 指定的值是一个格式为 AxB 的字符串，其中 A 和 B 是每个方向上的条状标签数量。
v5e 支持以下 2D 切片形状：
| 拓扑 | TPU 芯片数量 | 主机数量 |
| 1x1 | 1 | 1/8 |
| 2x2 | 4 | 1/2 |
| 2x4 | 8 | 1 |
| 4x4 | 16 | 2 |
| 4x8 | 32 | 4 |
| 8x8 | 64 | 8 |
| 8x16 | 128 | 16 |
| 16x16 | 256 | 32 |
v5e TPU 切片中的每个 TPU 虚拟机都包含 1、4 或 8 个芯片。在 4 个芯片及更小的切片中，所有 TPU 芯片共用相同的非统一内存访问 (NUMA) 节点。
对于 8 芯片 v5e TPU 虚拟机，CPU-TPU 通信在 NUMA 分区内的效率会更高。例如，在下图中，CPU0-Chip0 通信将比 CPU0-Chip4 通信更快。
用于分发的 Cloud TPU v5e 类型
单主机传送最多支持 8 个 v5e 芯片。支持以下配置：1x1、2x2 和 2x4 切片。每个 slice 分别包含 1、4 和 8 个芯片。
如需为分发作业预配 TPU，请在 CLI 或 API TPU 创建请求中使用以下某种加速器类型：
| AcceleratorType (TPU API) | 机器类型 (GKE API) |
|---|---|
v5litepod-1 |
ct5lp-hightpu-1t |
v5litepod-4 |
ct5lp-hightpu-4t |
v5litepod-8 |
ct5lp-hightpu-8t |
使用 Sax 支持在 8 个以上的 v5e 芯片上提供服务（也称为多主机服务）。如需了解详情，请参阅大型语言模型服务。
用于训练的 Cloud TPU v5e 类型
最多支持 256 个芯片的训练。
如需为 v5e 训练作业预配 TPU，请在 CLI 或 API TPU 创建请求中使用以下加速器类型之一：
| AcceleratorType（TPU API） | 机器类型 (GKE API) | 拓扑 |
|---|---|---|
v5litepod-16 |
ct5lp-hightpu-4t |
4x4 |
v5litepod-32 |
ct5lp-hightpu-4t |
4x8 |
v5litepod-64 |
ct5lp-hightpu-4t |
8x8 |
v5litepod-128 |
ct5lp-hightpu-4t |
8x16 |
v5litepod-256 |
ct5lp-hightpu-4t |
16x16 |
v5e TPU 虚拟机类型比较：
| 虚拟机类型 | n2d-48-24-v5lite-tpu | n2d-192-112-v5lite-tpu | n2d-384-224-v5lite-tpu |
| v5e 芯片数量 | 1 | 4 | 8 |
| vCPU 的数量 | 24 | 112 | 224 |
| RAM (GB) | 48 | 192 | 384 |
| NUMA 节点数 | 1 | 1 | 2 |
| 适用对象 | v5litepod-1 | v5litepod-4 | v5litepod-8 |
| 故障 | 高 | 中 | 低 |
为了为需要更多芯片的工作负载腾出空间，调度程序可能会抢占芯片较少的虚拟机。因此，8 芯片虚拟机可能会抢占 1 芯片和 4 芯片虚拟机。